冲压模具设计实例

方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁 力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也较方便。但是，该方案的二次弯曲均安排大冲孔以后进行， 弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。
方案二，落料和冲腰圆孔组合以及底部两个
孔和壁部六个
孔组合冲出，可以节省一道工序，但是模具结
（ b）冲底部两个
孔、一个
圆孔和两个腰圆形孔，见图 3-19 。
（c）首次弯曲成形，见图 3-17 。
（d）二次弯曲成形，见图 3-18 。
（ e）冲壁部两个
孔。
（f ）冲另一个面壁部四个
孔。
方案五： （a）落料，见图 3-16 。
（b）首次弯曲成形，见图 3-17 。 （c）二次弯曲成形，见图 3-18 。
弯曲时这些压力不是同时产生的， 故在选择冲压设备时， 只需计算校正弯曲力就可以了பைடு நூலகம் 即
。
加固板零件二次弯曲的投影面积
，取
，代入上式，得
，实际选用 2500kN 压力机。
五. 编写工艺文件，填写冲压工艺卡。
点击下载：
（f ） 首次弯曲成形；
（g） 二次弯曲成形。
（1） 工序组合及其方案比较
根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。
方案一： （a）落料，如图 3-16 所示。
（ b）冲壁部
孔 6 个。
（ c）冲底部两个
孔、一个
圆孔和两个腰圆形孔，见图 3-19。
（ d）首次弯曲成形，如图 3-17 所示。
（ e）二次弯曲成形，如图 3-18 所示。
弯曲模
零件简图：如图 3-11 所示 零件名称：汽车务轮架加固板 材料： 08 钢板 厚度： 4mm 生产批量：大量生产 要求编制工艺方案。
图 3-11 汽车备轮架加固板零件图
一. 冲压件的工艺分析
该零件为备轮架加固板，材料较厚，其主要作用是增加汽车备轮架强度。零件外形对称，无尖角、
凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径
取系数 0.5 ，则
（d） 选择冲压设备
由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和
压料力大得多。因此，可按
选择冲压设备，实际选用 2500kN 压力机。
（4） 第四道工序——二次弯曲成形（图 3-18 ）
该工序所需压力，有自由弯曲力、校正弯曲力和压料力等。因校正弯曲力大于自由弯曲力和压料力，且在
（2） 第二道工序——冲孔（图 3-19 ）
（a） 冲压两个
孔，冲孔力 <,/DIV>
（b） 冲压
孔，冲孔力
（c ） 腰圆孔冲孔力
（d） 选用冲压设备 工序总的冲孔力
故可选用 1000kN 压力机。 （3） 第三道工序——首次弯曲成形（图 3-17 ） 该工序冲压力，包括自由弯曲力，校正弯曲力和压料力（或推件力）。 （a） 自由弯曲力
的。因此， 中
表示刃口部分的长度（如果模具刃口全部做成斜口的，则
），如图 3-16 所示。图
平刃口长度
，
斜刃口长度
，
取
则 （b） 推件力
设同时梗塞在凹模内的零件数
，查表系数
，代入上式，得
（c ） 选用冲压设备 这一工序的落料力
&n,bsp; &,nbsp;
，推件力
，因此，工序所需的总压力
从总压力出发，应选用 1000kN 压力机，但是 1000kN 压力机的工作台，对加固板落料模尺寸偏小，不能安 装，故应选择 1600kN 压力机。
图 3-17 务轮架加固板第一次弯曲模
图 3-18 备轮架支架加固板第二次弯曲模
图 3-19 加固板冲孔模 1－下模板、 2－导柱、 3－导套、 4－上模板、 5、7、9－凹模、
6、8、 10－凸模、 11、18、20－定位销、 12－垫板、
13－凸模固定板 14、 16、 17－紧固螺钉、 15－卸料板、 19－凹模固定板、 21－定程柱、 22－挡料销
方案二：
（a）落料和冲 2 个腰圆孔。
（ b）冲底部两个
孔、壁部六个
孔和
孔。
（c）首次弯曲成形，见图 3-17 。
（d）二次弯曲成形，见图 3-18 。
方案三：
（ a ）落料和冲零件上的全部孔。
（c ）首次弯曲成形，见图 3-17 。
（d）二次弯曲成形，见图 3-18 。
方案四： （a）落料，见图 3-16 。
3-14 所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。
（2） 确定排样方式和计算材料利用率
图 3-14 的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。有三种排样方式，见图
3-15a、
b、 c。由表查得沿送料进方向的搭边
，侧向搭边
，因此，三种单排样方式产
材料利用率分别为 64％、64％和 70％。第三种排样方式， 落料时需二次送进， 但材料利用率最高， 为此，本实例可选用第三种排样方法。
方案四，壁部六个
孔安排在弯曲后进行，可以提高孔距精度，保证零件质量，但是壁部冲孔的操作不便，同
时弯曲后二次冲孔的模具费用也较高。
方案五，全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，缺点是成形后冲孔，模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、
下料操作也不方便。
方案六，情况与方案四基本相同，但壁部六个
孔改为钻孔，可以保证孔间尺寸，提高了零件精度，同时可减
（ d）冲底部两个
孔和一个
孔。
（ e）冲腰圆孔。
（f ）冲侧壁六个
孔。
方案六： （a）落料，见图 3-16 。
（ b）冲底部两个
孔、一个
孔和两个腰圆孔，见图 3-19 。
（c ）首次弯曲成形，见图 3-17 。
（d）二次弯曲成形，见图 3-18 。
（ e）钻壁部六个
孔。
对以上六种方案进行比较，可以看出：
上式中， 安全系数：
宽度： 弯曲半径：
08
钢抗拉强度：
则 （b） 校正弯曲力 冲压件在行程终了时受到的校正弯曲力，可按
近似计算。加固板冲压件首次弯曲的投影面积
查表得单位校正力
，代入上式得，
（c ） 压料力
, &nb,sp;
&am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;nb,sp;
四. 计算各工序冲压力和选择冲压设备
（1） 第一道工序——落料 （a） 平刃口模具冲裁时，落料力按下式计算：
将加固板毛坯的周长 式，得
，厚度
以及 08 钢材料的抗剪强度
代入上
为了降低落料力，改用斜刃口模具，落料力
上式中， 为模具斜刃口部分长度。考虑到落料时条料容易安置和定位，模具的部分刃口可以设计成平口
构比方案一复杂，同时多凸模厚板冲孔模容易磨损，刃磨次数增多，模具寿命低。二次弯曲工序均在冲孔后进行，
产生与方案一相同的缺点。
方案三，落料和零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，可以提高和生产效率，但模具结构
复杂，且壁部六个
孔处的孔边与落料外缘间距仅 8mm，模壁强度较差，模具容易磨损或破坏，因此不宜采用。
，相
对圆角半径 为
，大于表相关资料所示的最小弯曲半径值， 因此可以弯曲成形。
的
八个小孔和两个腰圆孔分别均布在零件的三个平面上，
孔距有们置要求，但孔径无公差配合。 圆
孔精度不高，弯曲角为
，也无公差要求。
通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形 问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。
少两套冲孔模，有利于降低零件的生产成本。缺点是增加了钻孔工序，增加工序时间。
通过以上的方案分析，可以看出，在一定的生产批量条件下，选用方案六是比较合理的。确定了工艺方案以后，
就可以进行该方案的模具结构形式的确定，各工序的冲压力计算和冲压设备的选用。
图 3-16 加固板落料模 1－下模板、 2－导柱、 3－导套、 4－卸料板、 5－螺钉、 6－螺钉、 7－凹模、 8－上模板、 9－销钉、 10－挡料销、
11－螺钉、 12－凸模、 13－销钉、 14－销钉
三. 各工序模具结构形式的确定
上面的工艺方案分析和比较中，已选用了模具种类，如选用落料模、冲孔模、首次弯曲模和二次弯曲模等，在最 佳工艺方案六选定后，再确定各工序模具的具体结构形式。本实例为便于介绍和分析，在各工艺方案分析和比较 时，已给出了模具的结构形式，见图 3-16 、17、 18、 19 等，因此，这里不再另述。
图 3-14 加固板冲压件展开图
a）材料利用率 64%
b）材料利用率 64%
c）材料利用率 70%
图 3-15 加固板的排样方式
（3） 冲压工序性质和工序次数的选择
冲压该零件，需要的基本工序和次数有： （a） 落料； （b） 冲 孔 6 个；
（c） 冲底部
孔 2 个；
（d） 冲
孔；
（e） 冲 2 个腰圆孔；
二. 确定工艺方案
（1） 计算毛坯尺寸 该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算：
上式中
圆角半径
；
板料厚度
；
为中性层系数，由表查得
；
， 为直边尺寸，由图 3-13 可知，
将这些数值代入，得毛坯宽度方向的计算尺寸
考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取
。
同理，可计算出其他部位尺寸，最后得出如图